(57)【要約】      （修正有）【課題】円筒芯体表面に顔料を分散した比較的高粘度の塗液を塗布する場合に、液状態を変化させることなく効率的に高粘度の塗液を塗布槽に供給することが可能な塗布装置及びそれを用いた無端ベルトの製造方法の提供である。【解決手段】塗液を収容する塗布槽、該塗布槽に塗液を供給する塗液供給手段、及び円筒芯体をその軸方向を垂直にして移動可能に保持する保持手段を有し、前記円筒芯体を塗布槽に貯留された塗液中から液面に対して相対的に上昇させることにより、円筒芯体の表面に塗膜を形成する塗布装置であって、前記塗液供給手段が、第１液供給路及び第２液供給路が合一してミキシング流路を形成する液混合部を備え、前記第１液供給路及び第２液供給路から別々に注入された樹脂溶液及び顔料分散液を前記ミキシング流路で混合してなる塗液が、前記塗布槽内に直接供給される塗布装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗液を収容する塗布槽、該塗布槽に塗液を供給する塗液供給手段、及び円筒芯体をその軸方向を垂直にして移動可能に保持する保持手段を有し、前記円筒芯体を塗布槽に貯留された塗液中から液面に対して相対的に上昇させることにより、円筒芯体の表面に塗膜を形成する塗布装置であって、
前記塗液供給手段が、第１液供給路及び第２液供給路が合一してミキシング流路を形成する液混合部を備え、前記第１液供給路及び第２液供給路から別々に注入された樹脂溶液及び顔料分散液を前記ミキシング流路で混合してなる塗液が、前記塗布槽内に直接供給されることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布槽が底部に環状のシール材を有する環状塗布槽であり、該シール材に嵌合状態で挿通させつつ円筒芯体を前記環状塗布槽に通して、該円筒芯体の表面に塗膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記液混合部が、前記環状塗布槽の外周部の内部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
塗布装置により円筒芯体の表面に塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を円筒芯体から抜き取る工程を含む無端ベルトの製造方法であって、
前記塗布装置として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布装置を用いることを特徴とする無端ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘度の高い塗液を円筒芯体の表面にむらなく均一に塗布することができる塗布装置及びその塗布装置を用いた無端ベルトの製造方法に関する。特に、電子写真装置において、感光体、転写ベルト及び定着ベルト等のベルト部材を製造する際に好ましく適用することができる塗布装置及びそれによって得られる無端ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体、帯電手段、転写手段、及び定着手段には、金属やプラスチック、またはゴム製の回転体が使用されているが、機器の小型化あるいは高性能化のために、これら回転体は変形可能なものが好ましい場合があり、それには肉厚が薄いプラスチック製のフィルムからなるベルトが用いられる。この場合、ベルトに継ぎ目（シーム）があると、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じるので、継ぎ目がない無端ベルトが好ましく用いられる。上記無端ベルトの材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性等の面でポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリカーボネート樹脂（以下、ポリイミドは「ＰＩ」、ポリアミドイミドは「ＰＡＩ」、ポリカーボネートは「ＰＣ」と略す場合がある）が特に好ましく用いられる。
【０００３】
無端ベルトを作製する方法として、例えば、環状塗布槽に貯留した皮膜形成用の塗液に、軸方向を垂直にした円筒芯体を通過させて、該円筒芯体表面に塗布し、塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を円筒芯体から抜き取る方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方法では、塗膜形成工程から、加熱反応させる皮膜形成工程まで、円筒芯体は一貫して同じものが使用されるが、塗布に必要な塗液が浸漬塗布法よりも少なくて済む利点がある。
【０００５】
ところが、例えばＰＩ樹脂の前駆体溶液などの皮膜形成の樹脂溶液は、常温では非常に粘度が高く、必要に応じてカーボンブラック等の顔料を分散させるには特殊な分散方法が必要となる（例えば、特許文献２参照）など、分散が困難であるという問題がある。また、分散が不十分な塗液で皮膜を作製した場合、抵抗値が安定しない等の不具合を生じやすい。
【０００６】
一方、近年、マイクロリアクタまたはマイクロミキサと呼ばれる微細な流路に溶液を流し、溶液の反応や混合を行わせる方法がある（例えば、特許文献３参照）。この方法では、複数本のマイクロチャネルを通して複数の流体をそれぞれ混合空間に導入することで、複数の溶液を混合することができる。したがって、この方法により、前記粘度が高い樹脂溶液とカーボンブラック分散液とを混合することができる可能性がある。
【０００７】
しかし、上記の方法によりカーボンブラックを分散した塗液を得たとしても、塗液の状態が不安定であるため、塗液作製後から塗布槽に注入する前にカーボンブラックの凝集や沈降が生じてしまい、マイクロミキサによる塗液作製から塗工までの間で液状態を変化させることなく使用することができなかった。
【特許文献１】特開２００４−２７５８２４号公報
【特許文献２】特開２００４−２７９５３１号公報
【特許文献３】特開２００３−２１０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、円筒芯体表面に顔料を分散した比較的高粘度の塗液を塗布する場合に、液状態を変化させることなく効率的に高粘度の塗液を塗布槽に供給することができる塗布装置及びそれを用いた無端ベルトの製造方法を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞  塗液を収容する塗布槽、該塗布槽に塗液を供給する塗液供給手段、及び円筒芯体をその軸方向を垂直にして移動可能に保持する保持手段を有し、前記円筒芯体を塗布槽に貯留された塗液中から液面に対して相対的に上昇させることにより、円筒芯体の表面に塗膜を形成する塗布装置であって、
前記塗液供給手段が、第１液供給路及び第２液供給路が合一してミキシング流路を形成する液混合部を備え、前記第１液供給路及び第２液供給路から別々に注入された樹脂溶液及び顔料分散液を前記ミキシング流路で混合してなる塗液が、前記塗布槽内に直接供給される塗布装置である。
【００１０】
塗液供給手段として、マイクロミキサ（液混合部）を備え、該マイクロミキサから塗布槽への塗液供給が直接行われることで、顔料分散性の良好な高粘度の塗液を効率よく作製することができると共に、顔料の凝集や沈降による液特性の変化を最小限として安定した塗工を行うことができる。
【００１１】
＜２＞  前記塗布槽が底部に環状のシール材を有する環状塗布槽であり、該シール材に嵌合状態で挿通させつつ円筒芯体を前記環状塗布槽に通して、該円筒芯体の表面に塗膜を形成する＜１＞に記載の塗布装置である。
【００１２】
前記塗工中の塗液安定性を維持するためには、液貯留部の液量が少なく、しかも連続塗布における塗液の入れ替わり率が高いほうが有利であるため、上記環状塗布槽を用いた塗布装置の構成が好ましい。
【００１３】
＜３＞  前記液混合部が、前記環状塗布槽の外周部の内部に設けられている＜２＞に記載の塗布装置である。
【００１４】
マイクロミキサ（液混合部）により作製した塗液を直接塗布槽内に供給するためには、マイクロミキサが液貯留部の近傍にあることが有利であり、またマイクロミキサが塗布装置構成部材の一部に組み込まれることで、装置全体の省スペース化を図ることができる。
【００１５】
＜４＞  塗布装置により円筒芯体の表面に塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を円筒芯体から抜き取る工程を含む無端ベルトの製造方法であって、
前記塗布装置として、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の塗布装置を用いる無端ベルトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、円筒芯体表面に顔料を分散した比較的高粘度の塗液を塗布する場合に、液状態を変化させることなく効率的に高粘度の塗液を塗布槽に供給することが可能な塗布装置及びそれを用いた無端ベルトの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を詳細に説明する。
＜塗布装置＞
本発明の塗布装置は、塗液を収容する塗布槽、該塗布槽に塗液を供給する塗液供給手段、及び円筒芯体をその軸方向を垂直にして移動させる昇降手段を有し、前記円筒芯体を塗布槽に貯留された塗液中から液面に対して相対的に上昇させることにより、円筒芯体の表面に塗膜を形成する塗布装置であって、前記塗液供給手段が、第１液供給路及び第２液供給路が合一してミキシング流路を形成する液混合部を備え、前記第１液供給路及び第２液供給路から別々に注入された樹脂溶液及び顔料分散液を前記ミキシング流路で混合してなる塗液を、前記塗布槽内に直接供給することを特徴とする。
【００１８】
前記のように、樹脂溶液として比較的高粘度（１Ｐａ・ｓ以上）のものを用いてカーボンブラック等の顔料を分散した塗液を作製する場合、カーボンブラックの分散が困難であり、その結果、分散液ごとに分散状態がばらつきやすい。しかしながら、カーボンブラック等の顔料を高粘度の樹脂溶液に分散させるのは困難であっても、溶剤のみ、あるいは比較的低い粘度の樹脂溶液に分散するのなら、特殊な分散機を用いなくても可能である。
【００１９】
したがって、上記溶剤のみ、あるいは低粘度の樹脂溶液を用いて顔料分散液を調製し、これと高粘度の樹脂溶液とを混合することにより、分散性の良好な高粘度の塗布液を得ることができる。なお、この顔料分散液と樹脂溶液との混合は、例えば顔料分散液を攪拌しながら樹脂溶液を加えてもよいし、前記のようなマイクロミキサを用いて行ってもよい。
【００２０】
しかし、本発明者等が検討した結果、上記のようにして塗液を作製しても、塗液における顔料の分散安定性が十分でないため、一定時間以上塗液を放置すると顔料の凝集や沈降が生じ分散状態や塗液中の顔料濃度が変化してしまうことがわかった。この場合、いったん作製後放置した塗液を塗布槽に収容するときだけでなく、塗工の途中で塗液を追加するときにも、塗液作製直後と実際の塗工時との塗液の分散状態が異なることとなり、最終的に得られる無端ベルトなどの製品特性安定性、良品率の維持等に大きな影響を及ぼすこととなる。
【００２１】
そこで、本発明では、あらかじめ溶剤のみ、あるいは比較的低い粘度の樹脂溶液に顔料を分散しておき、その顔料分散液と高粘度の皮膜形成用の樹脂溶液とを、合一してミキシング流路を形成する２本の細管に別々に注入し、その中で混合してなる塗液を、塗布装置における塗布槽に直接供給することにより、前記問題を解消することができることを見出した。
【００２２】
すなわち、マイクロミキサのような構成の液混合部を塗布装置の塗液供給手段の一部として具備させ、前記顔料分散液及び樹脂溶液とを用いて液混合部において作製された塗液を、直接塗布槽に供給することにより、効率的に分散性の良好な塗液が得られるだけでなく、その分散性を維持したまま塗液を塗布に供することができる。特に、前記塗工中の追液においても、常に分散性、濃度が初期と同一の塗液が加えられるため、連続塗工においても安定した塗工物、さらには特性の安定した皮膜を得ることができる。
【００２３】
また、塗液を作製後すぐに塗布に供することができるので、短時間の塗工であれば、液状態が変化しやすいもの（例えば、液組成物が劣化しやすい、混合する２液が分離しやすい、顔料の比重が大きく非常に沈降しやすい等の塗液）であっても塗布することが可能である。特に、後述するような塗液中に導電性物質として分散される金属や金属酸化物は比重が重く沈降が比較的速いため、分散液をタンク等に溜めるのは好ましくないが、本発明のように、すぐに塗布槽に供給して塗布するのであれば、問題となることがない。
【００２４】
なお、本発明における上記「塗布槽内に直接供給」とは、後述する液混合部におけるミキシング流路を経た塗液が、液混合部内外を問わず貯留されることなくそのまま塗布槽に供給されることを意味し、具体的には、塗液が前記ミキシング流路を通過後    秒以内に塗布槽に供給されることをいう。
【００２５】
本発明の塗布装置は、後述するような液混合部を備えた塗液供給手段を有し、円筒芯体を塗液中から液面に対して相対的に上昇させて塗布を行うことができれば特に制限されない。したがって、本発明の塗布装置は、通常の浸漬塗布に用いる塗布槽を備えたものであっても、下記環状塗布槽を備えたものであってもよいが、塗工時における塗液の塗布槽滞留時間が短いほうがより塗液の安定性に対して有利であるため、環状塗布槽を備えた塗布装置であることが好ましい。
【００２６】
以下、本発明の塗布装置の一例である環状塗布槽を有する塗布装置を図面により説明する。
図１は本発明の塗布装置の一例の概略構成断面図（図中に塗工される円筒芯体を含む）、図２は図１に示す塗布装置を図面における上側から見た図を各々示す。環状塗布槽１０は外周部７及び液貯留部３０からなり、図中、外周部７の内部に、いずれも細管である第１液供給路２２、第２液供給路２４及びそれらが合一されてなるミキシング流路２６から構成される液混合部（マイクロミキサ）２０が組み込まれている。
【００２７】
そして、第１液供給路２２には樹脂溶液、第２液供給路２４には顔料分散液が各々供給され、ミキシング流路２６で合流して混合され塗液となった後、ミキシング流路２６の液貯留部３０側の吐出口Ｄから塗液２が液貯留部３０に供給される。次いで、貯留された塗液２の中を円筒芯体１が図面における下側から通過して塗布が行われる。なお、環状塗布槽１０の底部には、液もれを防止する環状のシール材６が取り付けられ、このシール材６と嵌合状態で円筒芯体１が通過するが、その内側に形成する穴は楕円形であることが好ましい。５は後述する環状体である。
【００２８】
液混合部２０における第１液供給路２２、第２液供給路２４の内径は共に０．１〜２ｍｍの範囲であることが好ましく、高粘度の樹脂溶液が供給される第１液供給路２２はＡ点で水平のミキシング流路２６に対し角度２０〜９０°で連結される。一方、顔料分散液が供給される第２液供給路２４はＡ点で水平のミキシング流路２６に対し角度２０〜９０°で連結される。その結果、Ａ点で第１液供給路２２と第２液供給路２４とが合一してミキシング流路２６が形成される。
なお、第１液供給路２２の長さ、第２液供給路２４の長さは２〜１５ｍｍの範囲程度であることが好ましい。
【００２９】
前記ミキシング流路２６の内径は０．１〜２ｍｍ範囲であることが好ましく、長さは５〜２０ｍｍの範囲程度とすることが好ましい。ミキシング流路２６は、図１に示すように直線状であってもよいし、混合を促進するため、図４の拡大断面図に示すように、ジグザグ状のミキシング流路２７としてもよい。
【００３０】
このような細管で構成される液混合部２０は、図２に示すように、環状塗布槽の外周部７に放射状に多数設けられ、その間隔は等間隔であることが均一な液供給の観点から好ましい。その場合、液混合部２０の数は、例えば角度で１５°間隔なら２４個、１０°間隔なら３６個、５°間隔なら７２個設けられるが、最適な数は、吐出される流量と、塗布に必要な液量によって定められる。
なお、本実施形態においては液混合部２０の細管の分岐を塗液液面に対して垂直方向としているが、スペース的に問題がなければ細管の分岐は液面と平行方向であってもよい。
【００３１】
本実施形態では、液混合部２０が環状塗布槽１０の外周部７の内部に設けられている構成を示したが、本発明においては、液混合部２０は必ずしも外周部等の塗布槽内部に設けられる必要はなく、塗布槽の外部に設けられてもよい。また、液混合部２０におけるミキシング流路２６のみが塗布槽外周部の内部に設けられ、第１液供給路２２及び第２液供給路２４が塗布槽外部に設けられる構成であってもよい。
【００３２】
本発明における液混合部が設けられる位置としては、上記のように特に制限されないが、少なくともミキシング流路２６の吐出口Ｄは液貯留部３０の底面側近傍に設けられることが、追液等の場合における塗液２全体への混合性などの観点から好ましく、さらに図１に示したような液混合部２０全体が塗布槽の外周部７の内部に設けられた態様が、塗布装置全体の省スペース化を図る点からより好ましい。
【００３３】
次に、上記構成の塗布装置における塗液供給について説明する。
第１液供給路２２の供給口Ｂには高粘度の皮膜形成用の樹脂溶液を供給され、第２液供給路２４の供給口Ｃには顔料分散液を供給される。ただし、これらは逆であっても差し支えない。
【００３４】
液供給は、複数の液混合部２０の各々の供給口Ｂ、供給口Ｃに液供給管をそれぞれ連結し、送液ポンプを介して樹脂溶液、顔料分散液を供給してもよいし、複数の供給口Ｂ同士、複数の供給口Ｃ同士を連結して外周部７に沿った流通路を形成し、これらの流通路に樹脂溶液、顔料分散液を各々供給して流通路を介して一度にすべての第１液供給路２２、第２液供給路２４に供給してもよい。
上記周状の流通路は環状塗布槽の内部に設けられてもよいし外部に設けられてもよい。また、流通路の内径は３〜１５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００３５】
各供給口に供給する溶液の圧力は、０．５〜１０ＭＰａ程度が好ましい。この場合、供給口Ｂへの供給圧力と供給口Ｃへの供給圧力とは等しい供給圧力としてもよいが、供給口Ｂへの供給圧力（顔料分散液の供給圧力）Ｐ１を供給口Ｃへの供給圧力（樹脂溶液の供給圧力）Ｐ２より高くすることが均一な混合を行う上で好ましい。
具体的には、供給圧力比Ｐ１／Ｐ２を１／１〜５／１の範囲とすることが好ましい。
【００３６】
また、第１液供給路２２、第２液供給路２４における液流量は、１個あたり毎分０．３〜１５ｍｌの範囲とすることが好ましい。この液流量も前記供給圧力の場合と同様、第１液供給路２２からの液流量Ｆ１を第２液供給路２４からの液流量Ｆ２より多くすることが好ましい。
具体的には、液流量比Ｆ１／Ｆ２を１／１〜５／１の範囲とすることが好ましい。
【００３７】
ミキシング流路２６を通過した混合液（塗液）の吐出口Ｄからの吐出量は、液混合部１個あたり毎分１〜２０ｍｌの範囲程度である。
吐出される塗液の特性は、基本的に第１液供給路及び第２液供給路から供給される液特性、液流量によって決定されるが、本発明における液混合部２０によって作製される塗液における顔料の数平均粒径は２０〜１０００ｎｍの範囲、塗液の粘度は０．２〜５０Ｐａ・ｓ、塗液の濃度は１０〜２５質量％の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
なお、顔料の数平均粒子径は、大塚電子製の動的光散乱式測定器ＰＡＲ−ＩＩＩを用いて測定できる。測定条件は、ｃｌｏｃｋ  ｒａｔｅ：１００μｓ、ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ  ｔｉｍｅ：１０回、ｃｏｒｒｅｌａｔｅ  ｃｈ：１２８、温度：２０℃、溶媒：Ｎ−メチルピロロドンである。以下の粒径についても同様である。
また、前記塗液の粘度は、円錐平板方式粘度計（東機産業（株）製、型式ＲＥ８０Ｕ）を用いて、ローター：３°×Ｒ１４を使用して、５ｒｐｍの条件下、２５℃、５５％ＲＨの測定環境下で測定した。以下の粘度についても同様である。
【００３９】
本発明に用いられる顔料分散液は、顔料を溶剤のみ、または低い粘度の樹脂溶液に分散したものである。これには界面活性剤等の分散剤を併用してもよい。顔料を低い粘度の樹脂溶液に分散する場合、樹脂溶液の濃度は任意であるが、樹脂と顔料との質量比は１：１０〜１：１程度とすることが好ましい。
【００４０】
顔料の分散は、通常の塗料作製に用いられる種々の方法、例えばボールミル、サンドミル、ペイントシェーカーなどを用いた方法により行うことができる。分散後の合計の濃度は高いほど好ましく、５〜３０質量％の範囲であることがより好ましい。また、顔料分散液の粘度は０．１〜１Ｐａ・ｓの範囲とすることが好ましい。
【００４１】
一方、樹脂溶液としては、通常上記顔料分散液よりも高粘度のものを用いる。樹脂濃度としては１０〜３０質量％の範囲とすることが好ましく、液粘度としては１〜１００Ｐａ・ｓの範囲とすることが好ましい。なお、溶剤としては通常顔料分散液に用いたものと同一の溶剤を用いるが、顔料分散性向上等の目的のため、顔料分散液の溶剤の組成を若干異なるものとすることができる。
【００４２】
マイクロミキサには、前記顔料分散液と皮膜形成用の樹脂溶液とを供給して混合するが、混合後の塗液中における顔料の含有量は、樹脂１００質量部に対して１５〜３５質量部の範囲程度が好ましい。
【００４３】
以下に、本発明の塗布装置のその他の構成について図１、図３を用いて簡単に説明する。なお、下記においては環状体を用いた例について述べる。
図１に示すように、この塗布装置では、液貯留部３０に満たされた塗液２に、円筒芯体１の外径よりも大きな孔を設けた環状体５を、塗液表面に自由移動可能状態で浮かべ（設置し）、塗液２中に浸漬した円筒芯体１を、前記環状体５の孔に塗液側から通し（図面における下側から通し）、次いで、円筒芯体１を液面に対し相対的に上昇させることにより、円筒芯体１の表面に塗膜を形成する。
【００４４】
なお、本発明において、上記「円筒芯体表面に塗膜を形成する」とは、円筒芯体１の表面、及び該表面に層を有する場合はその層表面に塗液を塗布する意味である。また、「液面に対し相対的に上昇」とは、塗布液面との相対関係であり、「円筒芯体を停止し、塗布液面を下降」させる場合を含む。
【００４５】
環状塗布槽１０（塗布槽）の底部には、円筒芯体１の外径より若干小さい穴を有する環状のシール材６が設けられており、円筒芯体１をシール材６の中心に挿通させ、環状塗布槽１０に塗液２を収容する。これにより、塗液２が漏れないようになっている。シール材６としては、ポリエチレン、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の柔軟性板材が用いられる。また、環状体５を塗液２の表面に自由移動可能状態で設置する。
【００４６】
図３に示すように、円筒芯体１は、図面における環状塗布槽１０の下部から上部に図示しない保持手段により順次つき上げられ、シール材６を挿通させることにより、表面に塗膜４の形成が行われる。円筒芯体１の下には、円筒芯体１に嵌合可能な中間体１Ａが取り付けられることもある。なお、前記保持手段を上下方向に移動させるための第１の移動手段及び／又は環状塗布槽１０を上下方向に移動させる第２の移動手段を有してもよい。
このような環状塗布槽を有する塗布装置では、環状塗布槽１０を通常の浸漬塗布槽よりも小さくできるので、溶液の必要量が少なくて済む利点がある。
【００４７】
環状体５は、塗液液面に浮くように構成されており、その材質としては、塗液２によって侵されないものであればよく、例えば、種々の金属やプラスチック等から選ばれる。また、浮上しやすいように軽量化するため、例えば、中空構造であってもよい。
【００４８】
円筒芯体１としては、特に制限されないが、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属や、導電性を付与したプラスチックなどが用いられる。
なお、本発明における円筒芯体としては、上記のように円柱形状のものも含まれる。
【００４９】
＜無端ベルトの製造方法＞
次に、前記本発明の塗布装置を用いた無端ベルトの製造方法について述べる。
無端ベルトは、上記塗布装置により円筒芯体の表面に塗液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取って製造される。
【００５０】
円筒芯体はアルミニウムやステンレス、ニッケル、銅等の金属円筒が好ましく、その長さは、端部に生じる無効領域に対する余裕幅を確保するため、目的とする無端ベルトの長さより、１０〜４０％程度長いことが望ましい。円筒芯体の外径は、無端ベルトの直径に合わせ、肉厚は芯体としての強度が保てる厚さにする。
【００５１】
円筒芯体表面に皮膜が接着するのを防ぐため、芯体表面はフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、表面に離型剤を塗布したりするのが好ましい。
【００５２】
皮膜形成樹脂の種類によっては、加熱時に溶剤の揮発物や、反応時に発生する気体があり、加熱後の樹脂皮膜は、その気体のために、部分的に膨れを生じることがある。これは特に、ＰＩ樹脂皮膜において膜厚が５０μｍを越える場合に顕著である。
【００５３】
上記膨れを防止するために、特開２００２−１６０２３９号公報に開示の如く、円筒芯体表面は算術平均粗さＲａで０．２〜２μｍ程度に粗面化することが好ましい。粗面化の方法には、ブラスト、切削、サンドペーパーがけ等の方法がある。これにより、ＰＩ樹脂から生じる気体は、芯体とＰＩ樹脂皮膜の間に形成されるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れを生じない。
【００５４】
皮膜形成用樹脂としては、特に制限されないが、皮膜の強度、形状安定性等の観点から、前述のＰＩ樹脂、ＰＡＩ樹脂、ＰＣ樹脂が好ましく用いられる。
ＰＩ前駆体またはＰＡＩ樹脂としては、種々の公知のものを用いることができる。それらの溶剤は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、アセトアミド、等の非プロトン系極性溶剤であり、常温での揮発性は低い。なお、塗布に用いる塗液の濃度、粘度等は、適宜選択されるが、好ましい溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。
【００５５】
ＰＣ樹脂としては、汎用のビスフェノールＡ系のものよりは、溶剤に溶解性がある、特公平２−５７３００号公報に記載されているビスフェノールＺ系や、特公平５−３５８４号公報に記載されているその共重合体、特公平８−２０７３９号公報に記載されているアルキル変性体、特開昭６０−１８４２５１号公報に記載されているフェニル置換体、等が好ましい。これらの溶剤としては、シクロヘキサノン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、モノクロロベンゼン等が挙げられ、塗布に用いる塗液の好ましい固形分濃度はやはり１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。
【００５６】
無端ベルトを転写ベルトや帯電ベルトとして使用する場合には、塗液の中に導電性物質からなる顔料を分散させて、皮膜を半導電性にする必要がある。導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、ＳｎＯ2−Ｉｎ2Ｏ3複合酸化物等の導電性金属酸化物、等が挙げられる。
【００５７】
これらを１〜１００Ｐａ・ｓといった比較的に高い粘度の樹脂溶液に分散させるのは困難であるが、１Ｐａ・ｓ未満の比較的低い粘度の樹脂溶液なら、ボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散機でも容易に分散させることができる。したがって、低粘度の溶剤、樹脂溶液に前記顔料を分散させて顔料分散液を調製し、これと高粘度の樹脂溶液を用いて前記本発明の塗布装置における液混合部により、前記好ましい塗液を得ることができる。
混合後の樹脂１００質量部に対する顔料の含有量は、１５〜３５質量部の範囲程度が好ましい。
【００５８】
図１における環状塗布槽１０に円筒芯体１を差し込み、上記のようにして調製した顔料分散液、樹脂溶液を用い、液混合部２０を通じて液貯留部３０に塗液を満たす。塗液２の高さは２〜１０ｃｍ程度が好ましい。
【００５９】
次いで、図３に示すように、円筒芯体１の下部に他の円筒芯体１Ａまたは芯体より短くてもよい中間体を取り付け、円筒芯体１を下から上に上昇させることにより、塗膜４が形成され、塗布が行われる。塗液の供給は、塗布の間は停止してもよいし、供給し続けてもよい。
【００６０】
この場合、塗液２の粘度は１〜１００Ｐａ・ｓと高いので、通常、塗膜４の膜厚は厚くなりすぎる。そこで、図に示すように円筒芯体１の外径よりも大きな円孔を設けた環状体５を溶液２上に設置し、円孔を通して円筒芯体１を引き上げて塗布するのが好ましい。環状体５には、停止時の環状体を支えるために、腕や足を取り付けてもよい。
【００６１】
塗布時、円筒芯体１の外径と円孔の内径との間隙により、塗膜４の膜厚が決まるので、円孔の内径は、所望の膜厚により調整する。環状体５の内壁面は、溶液に浸る下部が広く、上部が狭い形状であれば、図３に示すような直線的傾斜面のほか、階段状や曲線的でもよい。真円度を高く加工するために、円孔内壁面の上部には、円筒芯体１と平行になる部分があってもよい。
【００６２】
塗布する際の円筒芯体１の引き上げ速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。円筒芯体１を引き上げると、環状体５は浮遊状態で設置されているので、溶液の粘性による摩擦抵抗により持ち上げられる。環状体５は自由移動可能なので、円筒芯体１と環状体５との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、すなわち間隙が均一になるように環状体５は動き、芯体上には均一な膜厚の塗膜４が形成される。このように、環状体５により膜厚を規制するので、膜厚を均一にして高粘度の溶液を塗布することができる。
塗膜の厚さは１００〜８００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００６３】
塗布後、円筒芯体１を加熱乾燥装置に入れ、溶剤の乾燥を行う。乾燥時に塗膜が垂れる場合には、円筒芯体を水平にして、回転させながら乾燥すると良い。回転速度は１〜６０ｒｐｍ程度が好ましい。
【００６４】
加熱条件は、９０〜１７０℃の温度で２０〜６０分間が好ましい。その際、温度が高いほど加熱時間は短くてよく、温度は、段階的、または一定速度で上昇させてもよい。
皮膜形成用樹脂がＰＡＩ樹脂やＰＣ樹脂の場合には、上記溶剤の乾燥だけで皮膜を得ることができる。
【００６５】
塗液がＰＩ前駆体を含む溶液の場合、塗膜から溶剤を除去しすぎると、皮膜はまだ強度を保持していないので、割れを生じやすい。そこで、ある程度（ＰＩ前駆体皮膜中に１５〜４５質量％）、溶剤を残留させておくのがよい。
その後、２５０〜４５０℃、好ましくは３００〜３５０℃前後で、２０〜６０分間、ＰＩ前駆体皮膜を加熱して縮合反応させることで、ＰＩ樹脂皮膜が形成される。その際、温度を段階的に上昇させてもよい。この工程では、皮膜は固定されているので、芯体の向きはどちらでもよいし、加熱中の回転もしなくてよい。
【００６６】
冷却後、形成された皮膜を円筒芯体から剥離して無端ベルトを得る。無端ベルトには、さらに必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工、等が施されることがある。好ましい無端ベルトの膜厚は３０〜１５０μｍ程度である。
【００６７】
本発明の無端ベルトの製造方法では、細管を用いたマイクロミキサで顔料分散液と樹脂溶液とを混合しながら、直接塗布槽内に塗液を供給するため、高粘度の樹脂溶液に顔料を分散する必要がなくなる。また、環状塗布槽を用いた場合には細管で混合された塗液はすぐに塗布に消費されるので、凝集や沈降などに対して塗液の安定性を管理する必要もない。一方、細管に注入する前の分散液は、粘度が低いので撹拌は容易であり、沈降をなくしておけば、凝集があっても細管で再分散されるので、管理は容易である。また、塗布槽に入れられた溶液は、撹拌しなくても均一であり、軸方向を垂直にした円筒芯体を通過させて芯体表面に塗布をすることで、膜厚や抵抗値が均一な無端ベルトを製造することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
皮膜形成用の樹脂溶液として、ＰＩ前駆体溶液（商品名：ＵワニスＡ、宇部興産（株）製、固形分濃度：１８質量％、粘度：５０Ｐａ・ｓ）を用意した。
一方、顔料分散液用として、ＰＩ前駆体溶液（商品名：ＵワニスＡ、宇部興産（株）製、固形分濃度１８質量％、粘度：５Ｐａ・ｓ）も用意し、これをＤＭＡＣで希釈して固形分濃度を８質量％にすると、粘度は０．４Ｐａ・ｓであった。これにカーボンブラック（商品名：スペシャルブラック４、デグザヒュルス社製）を固形分質量比で樹脂分の３倍混合し、界面活性剤（商品名：ディスパロンＬＳ００９、楠本化成（株）製）を固形分質量比で樹脂分に対し０．５％加え、次いでダイノミル分散機（シンマルエンタープライズ社製、ＫＤＬ型）にて２時間分散して顔料分散液を得た。この顔料分散液の粘度は０．８Ｐａ・ｓであり、カーボンブラックの数平均粒子径は５００ｎｍであった。
【００６９】
一方、図１に示すような内径５００ｍｍ、内高８０ｍｍの液貯留部３０を有する環状塗布槽１０の底面に内径３８６ｍｍの穴をあけ、底面の裏面（内側）には、内径３６２ｍｍの穴を有する厚さ０．５ｍｍの超高分子量ポリエチレン樹脂製の環状のシール材６を取り付けた。
【００７０】
また、環状塗布槽１０の幅１６ｍｍの外周部７には、内径が１．０ｍｍで長さが４ｍｍの第１液供給路２２と、内径が０．５ｍｍで長さが８ｍｍの第２液供給路２４とが、各々水平に対して８０°となるように合一して内径０．８ｍｍで長さが１０ｍｍもミキシング流路２６を形成する液混合部２０を、液貯留部の下から２０ｍｍの位置が吐出口Ｄとなるように設置した。なお、この液混合部２０は、外周部７の全周に沿って１０°間隔で３６個、放射状に設置した。
【００７１】
さらに、図示していないが、第１液供給路の液供給口Ｂには内径８ｍｍの流通路、第２液供給路の液供給口Ｃには内径５ｍｍの流通路を設け、各流通路には、周方向に４箇所ずつの供給口を設け、外部から溶液を供給できるようにした。
【００７２】
環状体５として、外径４２０ｍｍ、円孔の最小部の内径３６７．１ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製のものを作製した。内壁は直線傾斜状であり、鉛直線との傾斜角は７°とした。上端には芯体と平行になる部分を２ｍｍ形成した。
【００７３】
外径３６６ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ４５０ｍｍのアルミニウム製円筒を用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面を算術平均粗さＲａで１．０μｍに粗面化した。円筒の表面には、シリコーン系離型剤（商品名：セパコート、信越化学製）を塗布し、円筒芯体とした。
【００７４】
環状塗布槽１０の中央に円筒芯体１を通し、環状体５を配置した後、モーノポンプ（兵神装備株式会社製、ＮＥ型）２台を用いて溶液を供給した。具体的には、液供給口Ｂに連結する流通路には４箇所の供給口から前記樹脂溶液を、液供給口Ｃに連結する流通路には４箇所の供給口から前記顔料分散液を供給した。このとき、樹脂溶液は、圧力約３ＭＰａ、流量合計９０．７ｍｌ／分で第１液供給路２２に、顔料分散液は、圧力約４ＭＰａ、流量合計２６．０ｍｌ／分で第２液供給路２４に注入した。
【００７５】
これにより、樹脂固形分１００質量部に対し、カーボンブラックが２８質量部の比率で混合された塗液が、吐出口Ｄから合計約１１７ｍｌ／分で吐出された。約３０分で塗液２の高さは５ｃｍになったので、前記各溶液の注入を停止した。なお、環状塗布槽１０の液貯留部３０内の塗液２の粘度は約２５Ｐａ・ｓであった。
【００７６】
次いで、円筒芯体１の下に他の同一形状の円筒芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて塗布を行った。その際、環状体５は約２０ｍｍ持ち上げられた。これにより、円筒芯体１の表面には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体塗膜４が形成された。
【００７７】
塗布後、円筒芯体１の中央に直径２０ｍｍのステンレス製シャフトを通し、回転台に載せて水平にし、６ｒｐｍで回転させながら、８０℃で２０分間、１３０℃で３０分間、加熱してＰＩ前駆体塗膜を乾燥させた。これにより、厚さ約１５０μｍのＰＩ前駆体皮膜を得た。
次いで、円筒芯体１を垂直にし、シャフトを外して台に載せ、加熱装置に入れて２００℃で３０分、３２０℃で３０分加熱反応させ、ＰＩ樹脂皮膜を形成した。
【００７８】
室温に冷えた後、円筒芯体と皮膜との間にエアを吹き込みながら、芯体から皮膜を抜き取り、無端ベルトを得た。無端ベルトの膜厚は７５μｍで均一であった。該無端ベルトは両端から約３５ｍｍずつ切断し、長さ３６０ｍｍの無端ベルトを得た。
【００７９】
一方、前記１本目の塗布を行った環状塗布槽１０の液貯留部１０に、約４分かけて前記と同様にして減少分だけ塗液を注入し、同様にして２本目の塗布を行った。この操作を繰り返し、合計１００本の塗布を行い１００本の無端ベルトを得た。
【００８０】
得られた１００本の無端ベルトについて、塗布順の１０本ごとに外観を目視により観察し、異物の付着や塗布むらがないかを確認したが、すべての無端ベルトで問題はなかった。
また、得られた無端ベルトについて、塗布順の１０本ごとに、幅方向５点、周囲方向１８点の計９０点の体積抵抗率を測定したところ、いずれの測定位置においても約１０１０Ωｃｍの均一な半導電性を有しており、電子写真用転写ベルトとして使用することができることがわかった。なお、体積抵抗率は、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブを用いて測定し、ＪＩＳ Ｋ６９１１に従って、２４℃、５０％ＲＨにて、電極に１００Ｖを印加し、３０秒後の電流値から求めた値である。
【００８１】
（比較例１）
実施例１における樹脂溶液９０．７質量部と、顔料分散液２６質量部とを用意し、容器に入れた該顔料分散液を攪拌しながらこれに前記樹脂溶液を徐々に加えて混合し、さらに、同等の特性を有する塗液を作製するには、対抗衝突型分散機（ジーナス社製ＰＹ型ジェットミル）にて分散する必要があった。
【００８２】
塗布装置としては、図５の構成断面図に示すように、図１に示した塗布装置において液供給手段を供給用タンク４０から供給管４２を介して環状塗布槽１０の液貯留部３０に供給する方式とした以外は同様のものを用いた。なお、供給管４２からの塗液供給量は約１１７ｍｌ／分とした。
【００８３】
前記作製した塗液２を、供給用タンク４０に入れ、ポンプにより供給管４２を介して約３０分かけて液貯留部３０に同様に塗液供給を行い、同様に１本目の塗布を行った。次いで、供給用タンク４０から減少分の塗液を約４分かけて注入し、同様にして２本目の塗布を行った。この操作を繰り返し、合計１００本の塗布を行った。これらの塗膜について実施例１と同様にして乾燥、加熱を行い、１００本の無端ベルトを得た。
【００８４】
これらの無端ベルトについて、実施例１と同様にして外観の観察と体積抵抗率の測定を行ったところ、同等な無端ベルトを得ることができたが、分散工程が余計にかかる分だけ、設備費用と工数の費用が多くかかる短所があった。
【００８５】
この結果から、本発明の塗布装置を用いることにより連続して塗布を行った場合でも、液特性が同一の状態で塗布を行うことができ、無端ベルトも常に均質のものを安定して得ることができることがわかる。 
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の塗布装置の一例を示す概略構成断面図である。
【図２】本発明の塗布装置を塗布方向から見た図である。
【図３】塗布中の本発明の塗布装置の状態を示す概略構成断面図である。
【図４】液混合部の他の態様を示す拡大断面図である。
【図５】比較に用いた塗布装置の概略構成断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ  円筒芯体
２  塗液
４  塗膜
５  環状体
６  シール材
７  外周部
１０  環状塗布槽
２０  液混合部
２２  第１液供給管
２４  第２液供給管
２６、２７  ミキシング流路
３０  液貯留部
４０  供給用タンク
４２  供給管
【図１】
2007111628.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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